(2013•桂林)阅读下列材料,并解答问题:

(2013•桂林)阅读下列材料,并解答问题:
现代人提倡“低碳生活”,某公司发明了一种走路时能发电并充电的鞋子--充电鞋,这种鞋的后跟鞋装有一个小型涡轮发电机.行走时利用脚跟下落时对鞋跟的下压力压缩鞋跟做功,使小型涡旋转发电,并能给手机、MP3等充电.
如图所示,是一名质量为60kg的成年人走路时提起脚跟的示意图,O点是脚尖与鞋底面的接触点,F1为人抬脚时提起脚跟的力,F2的大小等于人的体重,OA=20cm,AB=5cm.每次脚跟下落时,脚跟对鞋跟的下压力F为F1的1.2倍,并向下压缩鞋跟0.5cm.若人步行时平均步距为50cm,充电鞋发电并充电的效率为15%.
利用充电鞋给标有“3.6V 1000mAh”耗尽电能的手机电池充电,人至少要行走多远的距离?(1000mAh是1000mA的电流供电时能持续工作1h)
rule2k1981 1年前 已收到1个回答 举报

xiaomicao 幼苗

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解题思路:由杠杆平衡条件求出力F1,然后求出脚跟对鞋跟的压力F,然后由W=Fs求出脚落地一次所做的功;求出给电池充满电需要的能量,求出给电池充满电人需要做的总功,然后求出人行走的距离.

人的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N,
由题意知:F2=G=600N,OB=OA+AB=20cm+5cm=25cm,
由杠杆平衡条件得:F1OB=F2OA,
即:F1×25cm=600N×20cm,则F1=480N,
脚跟对鞋跟的压力F=1.2F1=1.2×480N=576N,
人落脚一次压力F所做的功:W1=Fs=576N×0.005m=2.88J,
手机充满电所需能量W=UIt=3.6V×1A×3600s=12960J,
人走路时需要做的功W=[W/η]=[12960J/15%]=8.64×104J,
人每走50cm=0.5m做功2.88J,则做8.64×104J的功需要行走的距离:
s=
W总
W1×0.5m=
8.64×104J
2.88J×0.5m=1.5×104m;
答:人至少行走1.5×104m.

点评:
本题考点: 杠杆的平衡分析法及其应用;功率计算公式的应用.

考点点评: 本题有一定的难度,认真审题,理解题意,应用杠杆平衡条件、功的计算公式即可正确解.

1年前

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